漏电保护器培训教材

漏电保护器
一、漏电保护器的作用及其结构、工作原理
1.什么是漏电保护器?
答：漏电保护器（漏电保护开关）是一种电气安全装置。

将漏电保护器安装在低压电路中，当发生漏电和触电时，且达到保护器所限定的动作电流值时，就立即在限定的时间内动作自动断开电源进行保护。

2.漏电保护器的结构组成是什么?
答：漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构。

①检测元件。

由零序互感器组成，检测漏电电流，并发出信号。

②放大环节。

将微弱的漏电信号放大，按装置不同（放大部件可采用机械装置或电子装置），构成电磁式保护器相电子式保护器。

③执行机构。

收到信号后，主开关由闭合位置转换到断开位置，从而切断电源，是被保护电路脱离电网的跳闸部件。

3.漏电保护器的工作原理是什么?
答：①当电气设备发生漏电时，出现两种异常现象：
一是，三相电流的平衡遭到破坏，出现零序电流；
二是，正常时不带电的金属外壳出现对地电压（正常时，金属外壳与大地均为零电位）。

②零序电流互感器的作用漏电保护器通过电流互感器检测取得异常讯号，经过中间机构转换传递，使执行机构动作，通过开关装置断开电源。

电流互感器的结构与变压器类似，是由两个互相绝缘绕在同一铁心上的线圈组成。

当一次线圈有剩余电流时，二次线圈就会感应出电流。

③漏电保护器工作原理将漏电保护器安装在线路中，一次线圈与电网的线路相连接，二次线圈与漏电保护器中的脱扣器连接。

当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，互感器中电流矢量之和为零（电流是有方向的矢量，如按流出的方向为“＋”，返回方向为“－”，在互感器中往返的电流大小相等，方向相反，正负相互抵销）。

由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。

当设备外壳发生漏电并有人触及时，则在故障点产生分流，此漏电电流经人体?大地?工作接地，返回变压器中性点（并未经电流互感器），致使互感器申流入、流出的电流出现了不平衡（电流矢量之和不为零），一次线圈申产生剩余电流。

因此，便会感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时，自动开关脱扣，切断电源。

三相四线制供电系统的漏电保护器工作原理示意图。

图中为零序电流互感器, 为主开关为分励脱扣器线圈。

在被保护电路工作正常, 没有发生漏电或触电的情况下, 由基尔霍夫定律可知, 通过一次侧的电流相量和等于零, 即：I1230。

这样的二次侧不产生感应电动势, 漏电保护器不动作, 系统保持正常供电。

当被保护电路发生漏电或有人触电时, 由于漏电电流的存在, 通过一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零, 即：I123≠0产生了漏电电流。

在铁心中出现了交变磁通，在交变磁通作用下, 二次侧线圈就有感应电动势产生, 此漏电信号经中间环节进行处理和比较, 当达到预定值时, 使主开关分励脱扣器线圈通电, 驱动主开关自动跳闸, 迅速切断被保护的供电电源，从而实现保护。

用于单相回路及三相三线制的漏电保护器的工作原理与此相同, 不再诉述。

我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。

由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。

目前国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。

电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分（通常称为残余电流）作为动作信号，且多以电子元件作为中间机构，灵敏度高，功能齐全，因此这种保护装置得到越来越广泛的应用。

电流型漏电保护器的构成分四部分：
1). 检测元件：检测元件可以说是一个零序电流互感器。

被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈N1，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2，如果没有漏电发生，这时流过相线、中性线的电流向量和等于零，因此在N2上也不能产生相应的感应电动势。

如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就使#$上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。

2). 中间环节：中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，当中间环节为电子式时，中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。

中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。

3). 执行机构：该结构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。

4). 试验装置：由于漏电保护器是一个保护装置，因此应定期检查其是否完好、可靠。

试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常
动作。

4.漏电保护器的主要技术参数有哪些？
答：主要动作性能参数有：额定漏电动作电流、额定漏电动作时间、额定漏电不动作电流。

其他参数还有：电源频率、额定电压、额定电流等。

①额定漏电动作电流在规定的条件下，使漏电保护器动作的电流值。

例如30的保护器，当通入电流值达到30时，保护器即动作断开电源。

②额定漏电动作时间是指从突然施加额定漏电动作电流起，到保护电路被切断为止的时间。

例如30×0.1s的保护器，从电流值达到30起，到主触头分离止的时间不超过0.1s。

③额定漏电不动作电流在规定的条件下，漏电保护器不动作的电流值，一般应选漏电动作电流值的二分之一。

例如漏电动作电流30的漏电保护器，在电流值达到15以下时，保护器不应动作，否则因灵敏度太高容易误动作，影响用电设备的正常运行。

④其他参数如：电源频率、额定电压、额定电流等，在选用漏电保护器时，应与所使用的线路和用电设备相适应。

漏电保护器的工作电压要适应电网正常波动范围额定电压，若波动太大，会影响保护器正常工作，尤其是电子产品，电源电压低于保护器额定工作电压时会拒动作。

漏电保护器的额定工作电流，也要和回路中的实际电流一致，若实际工作电流大于保护器的额定电流时，造成过载和使保护器误动作。

5.漏电保护器的主要保护作用是什么？
答：漏电保护器主要是提供间接接触保护，在一定条件下，也可用作直接接触的补充保护，对可能致命的触电事故进行保护。

6.什么是直接接触和间接接触保护？
答：当人体接触带电体有电流通过人体时，就叫人体触电。

按照人体触电的原因可分为直接触电和间接触电。

直接触电，是指人体直接触及带电体（如触及相线），导致的触电。

间接触电，是指人体触及正常情况下不带电，故障情况下带电的金属导体（如触及漏电设备的外壳），导致的触电。

根据触电的原因不同，对触电所采取的防触电措施也分为：直接接触保护相间接接触保护。

直接接触保护一般可采用绝缘、防护罩、围栏、安全距离等措施；间接接触保护一般可采用保护接地（接零）、漏电保护器等措施。

7.人体触电时的危险是什么？
答：人体触电时，通入人体的电流越大相电流持续的时间越长就越危险。

其危险程度大致可以划分为三个阶段：感知－摆脱－室颤。

①感知阶段。

由于通入电流很小，人体能有感觉（一般大于0.5），此时对人不构成危害；②摆脱阶段。

指手握电极触电时，人能摆脱的最大电流值（一般大于10），此电流虽有一定危险，但可以自己摆脱，所以基本也构不成致命的危险。

当电流增大到一定程度，触电者将因肌肉收缩，发生痉挛导致抓紧带电体，不能自己摆脱。

③室颤阶段。

随电流加大和触电时间延长（一般大于50和），将导致发生心室颤动，如果不立即断开电源，将会导致死亡。

由此可以看出，心室颤动是人体触电致死的最主要原因。

所以，对人的保护，常用不引起心室颤动，作为确定电击保护特性的依据。

8.“30·s”的安全性是什么？
答：通过大量的动物试验和研究表明，引起心室颤动不仅与通过人体的电流（I）有关，而且与电流在人体中持续的时间（t）有关，即由通过人体的安全电量×t来确定，一般为50·s。

就是说当电流不大于50，电流持续时间在以内时，一般不会发生心室颤动。

但是，如果按照50·s控制，当通电时间很短而通人电流较大时（例如500×0.1s），仍然会有引发心室颤动的危险。

虽然低于50·s不会发生触电致死的后果，但也会导致触电者失去知觉或发生二次伤害事故。

实践证明，用30 ·s作为电击保护装置的动作特性，无论从使用的安全性还是制造方面来说都比较合适，与50 ·s相比较有1.67倍的安全率
（50/30=1.67）。

从“30·s”这个安全限值可以看出，即使电流达到100，只要漏电保护器在0.3s之内动作并切断电源，人体尚不会引起致命的危险。

故30·s这个限值也成为漏电保护器产品的选用依据。

9.哪些用电设备需安装漏电保护器?
答：《施工现场临时用电安全技术规范》中规定，“施工现场所有用电设备，除作保护接零外，必须在设备负荷线的首端处设置漏电保护装置。

”以上规定讲了三个方面：①施工现场所有用电设备都要装设漏电保护器。

因为建筑施工露天作业、潮湿环境、人员多变，再加上设备管理环节薄弱，所以用电危险性大，要求所有用电设备包括动力及照明设备、移动式和固定式设备等。

当然不包括使用安全电压供电和隔离变压器供电的设备。

②原有按规定进行的保护接零（接地）措施仍按要求不变，这是安全用电的最基本的技术措施不能拆除。

③漏电保护器安装在用电设备负荷线的首端处。

这样做的目的，对用电设备进行保护的同时，也对其负荷线路进行保护，防止由于线路绝缘损坏造成的触电事故。

二、漏电保护器的种类、选择及其运行
1.漏电保护器的种类有哪些?
答：漏电保护器按不同方式分类来满足使用的选型。

漏电保护器可以按其保护功能、结构特征、安装方式、运行方式、极数和线数、动作灵敏度等分类，如按动作方式可分为电压动作型和电流动作型；按动作机构分，有开关式和继电器式；按极数和线数分，有单极二线、二极、二极三线等等。

下面按动作灵敏度和按动作时间分类：①按动作灵敏度可分为：高灵敏度：漏电动作电流在30以下；中灵敏度：30~1000；低灵敏度：1000以上。

②按动作时间可分为：快速型：漏电动作时间小于0；延时型：动作时间大于
0.1s，在0.1-2s之间；反时限型：随漏电电流的增加，漏电动作时间减小。

当额定漏电动作电流时，动作时间为0.2~1s；1.4倍动作电流时为0.1，0.5s；4.4倍动作电流时为小于0.05s。

这里主要按其保护功能和用途分类进行叙述，一般可分为漏电保护继电器、漏电保护开关和漏电保护插座三种。

1.）漏电保护继电器是指具有对漏电流检测和判断的功能，而不具有切断和接通主回路功能的漏电保护装置。

漏电保护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。

它可与大电流的自动开关配合，作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。

当主回路有漏电流时，由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路。

因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关、交流接触器等，使其掉闸，切断主回路。

辅助接点也可以接通声、光信号装置，发出漏电报警信号，反映线路的绝缘状况。

2. ）漏电保护开关是指不仅它与其它断路器一样可将主电路接通或断开，而且具有对漏电流检测和判断的功能，当主回路中发生漏电或绝缘破坏时，漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。

它与熔断器、热继电器配合可构成功能完善的低压开关元件。

目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛，市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别：
（1）只具有漏电保护断电功能，使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合。

（2）同时具有过载保护功能。

（3）同时具有过载、短路保护功能。

（4）同时具有短路保护功能。

（5）同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。

3）. 漏电保护插座是指具有对漏电流检测和判断并能切断回路的电源插座。

其额定电流一
般为20A以下，漏电动作电流6～30，灵敏度较高，常用于手持式电动工具和移动式电气设备的保护及家庭、学校等民用场所。

低压的漏电保护器有“18-20系列漏电开关（两极）、31漏电保护器（两极）、K系列漏电保护器（2、3、4极）、2 系列漏电保护开关、43、系列漏电保护开关、E4 列漏电保护器、F360 系列漏电保护开关、29 系列漏电保护断路器、等系列型号。

低压的漏电保护器（开关）的漏电动作电流分为10、20、30、100、300、500毫安等规格等级，额定电流分为10、16、20、25、32、40、63、80、100、120、150.....安培等规格。

2.电子式与电磁式漏电保护器有何不同?
答：漏电保护器按脱扣方式不同分为电子式与电磁式两类：①电磁脱扣型漏电保护器，以电磁脱扣器作为中间机构，当发生漏电电流时使机构脱扣断开电源。

这种保护器缺点是：成本高、制作工艺要求复杂。

优点是：电磁元件抗干扰性强和抗冲击（过电流和过电压的冲击）能力强；不需要辅助电源；零电压和断相后的漏电特性不变。

②电子式漏电保护器，以晶体管放大器作为中间机构，当发生漏电时由放大器放大后传给继电器，由继电器控制开关使其断开电源。

这种保护器优点是：灵敏度高（可到5）；整定误差小，制作工艺简单、成本低。

缺点是：晶体管承受冲击能力较弱，抗环境干扰差；需要辅助工作电源（电子放大器一般需要十几伏的直流电源），使漏电特性受工作电压波动的影响；当主电路缺相时，保护器会失去保护功能。

3.漏电断路器有哪些保护功能?
答：漏电保护器主要是当用电设备发生漏电故障时提供保护的装置，安装漏电保护器时，应另外安装过流保护装置。

当采用熔断器作为短路保护时，其规格的选用应与漏电保护器的通断能力相适应。

目前广泛采用了将漏电保护装置与电源开关（自动空气断路器）组装在一起的漏电断路器，这种新型的电源开关具有短路保护、过载保护、漏电保护和欠压保护的效能。

安装时简化了线路，缩小了电箱的体积和便于管理。

漏电断路器铭牌型号其含义如下：使用时应注意，因为漏电断路器具有多重防护性能，当发生跳闸时，应具体分清故障原因：当漏电断路器因短路分断时，须开盖检查触头是否有烧损严重或凹坑；当因线路过载跳闸时，不能立即重新闭合。

由于断路器装有热继电器作为过载保护，当出现大于额定电流时，双金属片弯曲使触头分开，必须待双金属片自然冷却恢复原状后，方可使触头重新闭合。

当因漏电故障造成的跳闸时，必须查明原因排除故障后，方可重新合闸，严禁强行合闸。

漏电断路器发生分断跳闸时，L般手柄处于中间位置，当重新闭合时，需先将操作手柄向下扳动（分断位置），使操作机构重扣合，再向上进行合闸。

漏电断路器可用于容量较大（大于4.5）的动力线路不频繁操作的开关电器。

4.如何选用漏电保护器?
答：选择漏电保护器应按照使用目的和根据作业条件选用：按保护目的选用：①以防止人身触电为目的。

安装在线路末端，选用高灵敏度，快速型漏电保护器。

②以防止触电为目的与设备接地并用的分支线路，选用中灵敏度、快速型漏电保护器。

③用以防止由漏电引起的火灾和保护线路、设备为目的的干线，应选用中灵敏度、延时型漏电保护
器。

按供电方式选用：①保护单相线路（设备）时，选用单极二线或二极漏电保护
器。

②保护三相线路（设备）时，选用三极产品。

③既有三相又有单相时，选用三极四线或四极产品。

在选定漏电保护器的极数时，必须与被保护的线路的线数相适应。

保护器的极数是指内部开关触头能断开导线的根数，如三极保护器，是指开关触头可以断开三根导线。

连接工作零线，此端子严禁与线连接。

应当注意：不宜将三极漏电保护器用于单相二线（或单相三线）的用电设备。

也不宜将四极漏电保护器用于三相三线的用电设备。

更不允许用三相三极漏电保护器代替三相四极漏电保护器。

（1）固定安装的末端设备，家用电器、移动式电器及临时用电设备，一般选用为30 ，手
续式电动器具为10 ，特别潮湿的场所为6 ；
（2）单台电气机械设备可根据其容量大小和现场测量值选用30 及以上100 以下；
（3）有多台电气设备或多住户的电源侧设置的第二级保护可按现场测量值的1.5倍进行选
用，动作时间≤0.2 s。

5.漏电保护器的正确接线方式
系统是指配电网的低压中性点直接接地, 电气设备的外露可导电部分通过保护线与该接地点相接。

系统可分为:
系统整个系统的中性线与保护线是分开的。

系统整个系统的中性线与保护线是合一的。

–系统系统干线部分的前一部分保护线与中性线是共用的, 后一部分是分开的。

系统配电网低压侧的中性点直接接地, 电气设备的外露可导电部分通过保护线直接接地。

漏电保护器在及系统中的各种接线方式，安装时必须严格区分中性线N 和保护线。

三极四线或四极式漏电保护器的中性线, 不管其负荷侧中性线是否使用都应将电源中性线接入保护器的输入端。

经过漏电保护器的中性线不得作为保护线, 不得重复接地或接设备外露可导电部分; 保护线不得接入漏电保护器。

6、漏电保护器的安装
除应遵守常规的电气设备安装规程外，还应注意以下几点：
1）漏电保护器的安装应符合生产厂家产品说明书的要求。

2）. 标有电源侧和负荷侧的漏电保护器不得接反。

如果接反，会导致电子式漏电保护器的脱扣线圈无法随电源切断而断电，以致时间通电而烧毁。

3）安装漏电保护器不得拆除或放弃原有的安全防护措施，漏电保护器只能作为电气安全防护系统中的附加保护措施。

4）. 安装漏电保护器时，必须严格区分中性线和保护线。

使用三极四线式和四极四线式漏电保护器时，中性线应接入漏电保护器。

经过漏电保护器的中性线不得作为保护线。

5）. 工作零线不得在漏电保护器负荷侧重复接地，否则漏电保护器不能正常工作。

6）. 采用漏电保护器的支路，其工作零线只能作为本回路的零线，禁止与其他回路工作零线相连，其他线路或设备也不能借用已采用漏电保护器后的线路或设备的工作零线。

7）. 安装完成后，要按照《建筑电气工程施工质量验收规范>，即“动力和照明工程的漏电保护器应做模拟动作试验”的要求，对完工的漏电保护器进行试验，以保证其灵敏度和可靠性。

试验时可操作试验按钮三次，带负荷分合三次，确认动作正确无误，方可正式投入使用。

7、漏电保护器的运行
漏电保护器的安全运行要靠一套行之有效的管理制度和措施来保证。

除了做好定期的维护外，还应定期对漏电保护器的动作特性（包括漏电动作值及动作时间、漏电不动作电流值等）进行试验，做好检测记录，并与安装初始时的数值相比较，判断其质量是否有变化。

在使用中要按照使用说明书的要求使用漏电保护器，并按规定每月检查一次，即操作漏电保护器的试验按钮，检查其是否能正常断开电源。

在检查时应注意操作试验按钮的时间不能太长，一般以点动为宜，次数也不能太多，以免烧毁内部元件。

漏电保护器在使用中发生跳闸，经检查未发现开关动作原因时，允许试送电一次，如果再次跳闸，应查明原因，找出故障，不得连续强行送电。

漏电保护器一旦损坏不能使用时，应立即请专业电工进行检查或更换。

如果漏电保护器发生误动作和拒动作，其原因一方面是由漏电保护器本身引起，另一方面是来自线路的缘由，应认真地具体分析，不要私自拆卸和调整漏电保护器的内部器件。

特别强调指出, 由于漏电保护器的作用是防患于未然，电路工作正常时反映不出来它的重要，往往不易引起大家的重视。

有的人在漏电保护器动作时不是认真地找原因，而是将漏电保护器短接或拆除，这是极其危险的，也是绝对不允许的。

8.为什么要采用分级保护?
答：因为低压供配电一般都采用分级配电。

如果只在线路末端（开关箱内）安装漏电保护器，虽然发生漏电时，能断开故障线路，但保护范围小；同样，若只在分支干线（分配箱内）或干线（总配电箱内）安装漏电保护器，但保护范围大，如果某一用电设备漏电跳闸时，将造成整个系统全部停电，既影响无故障设备的正常运行，又不便查找事故，显然这些保护方式都有不足之处。

因此，应按线路和负载等不同要求，在低压干线、分支线路和线路末端，分别安装具有不同漏电动作特性的保护器，形成分级漏电保护网。

分级保护时，各级选用保护范围应相互配合，保证在末端发生漏电故障或人身触电事故时，漏电保护器不越级动作；同时要求，当下级保护器发生故障时，上级保护器动作，补救下级失灵的意外情况。

实行分级保护，可使每台用电设备均有两级以上的漏电防护措施，不仅对低压电网所有线路末端的用电设备创造了安全运行条件和提供了人身安全的直接接触与间接接触的多重防护，而且可以最大限度地缩小发生故障时停电的范围，且容易发现和查找故障点，对提高安全用电水平和降低触电事故、保障作业安全有着积极的作用。

什么是零序电流、什么是剩余电流、零序电流保护与剩余电流保护的异同
为了防止人身间接触电以及配电线路由于各种原因而遭损坏，引起火灾等事故，保证设备和线路的热稳定性，我国现行的电气设计、施工等有关规范都提出了在低压配电线路中需设置接地故障保护。

在国家标准《低压配电设计规范》明确指出了采用接地故障保护的两种方法，零序电流保护与剩余电流保护（亦称漏电电流保护）。

这两种电流保护的基本工作原理相同，但使用范围、安装等要求却有所不同）。

零序电流保护具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器（），或让三相导线一起穿过一零序，也可在中性线N上安装一个零序，利用这些来检测三相的电流矢量和，即零序电流，＋，当线路上所接的三相负荷完全平衡时（无接地故障，且不考虑线路、电器设备的泄漏电流），0；当线路上所接的三相负荷不平衡，则，此时的零序电流为不平衡电流；当某一相发生接地故障时，必然产生一个单相接地故障电流，此时检测到的零序电流，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。

剩余电流保护的具体做法是在被测的三相导线路上与中性N上各装一个，或让三相导线与N线一起穿过一个零序，得到三相导线与中性线N的电流矢量和＋＋＋，当设有发生单相接地故障时，无论三相负荷平衡与否，则此矢量和为零（严格讲为线路与设备的正常泄漏电流）；当发生某一相接地故障时，故障电流中会通过保护线及与地相关连的金属构件，即＋＋＋≠0，此时数值为接地故障电流加正常泄漏电流。

从以上分析可看出，零序电流保护和剩余电流保护两者的基本原理都是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零，即Σ0，并且都用零序作为取样元件。

在线路与电器设备正常情况下，各相电流的矢量和等于零（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流），因此，零序的二次侧绕组无信号输出（零序电流保护时躲过不平衡电流），执行元件不动作。

当发生接地故障是地，各相电流的矢量和不为零，故障电流的零序的环形铁芯中产生磁通，零序的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。

零序电流保护一般适合使用于接地系统。

因为当发生一相接地时，对系统回路阻抗包括相线阻抗Z1，线阻抗和接触阻抗，即＝Z1；对于系统，回路阻抗包括相线阻抗Z1，线阻抗和接触电阻，即＝Z1；对于系统，回路阻抗包括相线阻抗Z1，线阻抗，线阻抗和接触电阻，即＝Z1，产生的单相接地故障电流＝220，明显大于无故障时的三相不平衡电流，只要整定。